Para a mistura de solventes abaixo indique quais são empregados para uma reação via um mecanismo SN1 e SN2? Justifique sua resposta.
\mathrm{MeO}^{-} \mathrm{Na}^{+} / \mathrm{MeOH}

Passo 1

O que o enunciado pede: indicar, para cada uma das misturas dadas, qual delas é empregada para uma reação via mecanismo SN1 e qual é empregada para uma reação via mecanismo SN2, e justificar.
Informações fornecidas (do enunciado / da imagem):
  • Mistura A: \mathrm{MeO}^- \mathrm{Na}^+ / \mathrm{MeOH} (metóxido de sódio em metanol).
  • Mistura B: \text{piridina} / \mathrm{EtOH} (piridina misturada com etanol).
Nenhuma outra informação sobre o substrato foi dada no enunciado.

Passo 2

O que são SN1 e SN2 — definição e diferença prática (aula rápida e simples).
  • SN1: reação de substituição nucleofílica monomolecular. A etapa lenta (determinante da velocidade) é a formação do carbocátion pela saída do grupo saindo (LG). A equação de velocidade típica é
\text{velocidade}_{\text{SN1}} = k[\text{R–LG}],
onde \text{R–LG} é o substrato (o haleto, por exemplo). Características: favorecida por solventes que estabilizam íons (carbocátion e o ânion LG) e por nucleófilos fracos (porque o nucleófilo não participa na etapa lenta). Substratos terciários favorecem SN1 (carbocátion mais estável).
  • SN2: reação de substituição nucleofílica bimolecular concertada. O nucleófilo ataca ao mesmo tempo em que o LG sai; a equação de velocidade é
\text{velocidade}_{\text{SN2}} = k[\text{R–LG}][\text{Nu}^-].
Características: favorecida por nucleófilos fortes e por solventes que não “desarmem” o nucleófilo (ou seja, solventes que não o solvatar fortemente). Substratos primários e secundários (dependendo do nucleófilo) favorecem SN2.

Passo 3

Efeito do solvente — proticidade e capacidade de solvatação (o conceito importante).
  • Solventes próticos (ex.: \mathrm{MeOH}, \mathrm{EtOH}, água) têm hidrogênios que podem formar ligações de hidrogênio com ânions. Isso solvata (envolve) o nucleófilo (especialmente ânions), diminuindo sua “força” efetiva como nucleófilo. Por outro lado, esses solventes estabilizam íons (carbocátions e ânions) e, portanto, favorecem reações que passam por intermediários iônicos — ou seja, SN1.
  • Solventes apróticos polares (ex.: DMSO, DMF, acetona) não solvatam ânions por ligações de hidrogênio; mantêm os nucleófilos “desnudos” e muito reativos, favorecendo SN2.
    Resumo prático: proticos → favorecem SN1 (por estabilizar íons); apróticos polares → favorecem SN2 (por manter nucleófilos fortes).

Passo 4

Análise da mistura \mathrm{MeO}^- \mathrm{Na}^+ / \mathrm{MeOH}.
  • O cátion e ânion: \mathrm{MeO}^- é um nucleófilo/ base forte; \mathrm{Na}^+ é contra‑íon.
  • O solvente \mathrm{MeOH} é protico (tem O–H e faz ligação de hidrogênio).
  • Efeito conjunto: embora \mathrm{MeO}^- seja intrinsecamente um nucleófilo forte (propenso a atacar centros eletrofílicos), em \mathrm{MeOH} ele é bastante solvata do por ligações de hidrogênio com as moléculas de metanol. Isso reduz um pouco sua “força” relativa comparado ao que seria num solvente aprótico. Porém, mesmo solvata, \mathrm{MeO}^- continua sendo um nucleófilo forte e, especialmente, uma base forte.
  • Consequência prática: misturas contendo um ânion alcóxido forte ( \mathrm{MeO}^-) tendem a promover substituição bimolecular (SN2) quando o substrato for primário ou secundário não muito impedido, porque o nucleófilo é intrinsecamente reativo e atacará diretamente. Além disso, com substratos secundários/terciários esse meio favorece também reações de eliminação ( \mathrm{E2}), por ser base forte.
  • Conclusão para esta mistura: favorece SN2 (quando o substrato permite), não SN1. Justificativa curta: presença de um nucleófilo forte ( \mathrm{MeO}^-) que pode atacar diretamente; embora o solvente seja prótico, a força do nucleófilo domina e promove mecanismo bimolecular.

Passo 5

Análise da mistura \text{piridina} / \mathrm{EtOH}.
  • \mathrm{EtOH} (etanol) é um solvente prótico — capaz de estabilizar íons por solvatação por ligações de hidrogênio. Isso favorece a formação e estabilização do carbocátion, passo chave na SN1.
  • \text{piridina} é uma base/solvente orgânica aromática nitrogenada relativamente pouco nucleofílica (não é um ânion forte). Como solvente pode atuar como base fraca ou simplesmente como meio orgânico polar; mas não fornece um nucleófilo forte que “force” um ataque concertado (SN2).
  • Efeito conjunto: mistura contendo um solvente prótico ( \mathrm{EtOH}) e um componente pouco nucleofílico tende a permitir solvolise (o solvente atua como nucleófilo fraco) e a estabilizar intermediários iônicos — condições típicas de SN1. Por exemplo, etanol pode participar como nucleófilo no passo final formando éteres (solvolise).
  • Conclusão para esta mistura: favorece SN1 (solvolise) porque o meio estabiliza íons e não há nucleófilo forte presente que favoreça um ataque concertado.

Passo 6

Observações finais e cautelas práticas (coisas que o professor pode cobrar na prova).
  • Dependência do substrato: se o substrato for terciário, SN1 é particularmente favorecido; se for primário, SN2 é mais provável (a menos que haja impedimento estérico). Aqui estamos classificando os meios pela tendência geral, mas o resultado real depende também do substrato e da temperatura.
  • Competição E2: em \mathrm{MeO}^-/\mathrm{MeOH}, por ser base forte, a eliminação ( \mathrm{E2}) pode competir fortemente com SN2, especialmente em substratos secundários e terciários. Então, em provas você deve comentar essa possibilidade.
  • Regra prática rápida para lembrar: nucleófilo forte → SN2; solvente prótico + nucleófilo fraco → SN1. Use isso como primeiro filtro ao analisar questões.

Resposta

\mathrm{MeO}^- \mathrm{Na}^+ / \mathrm{MeOH}: SN2 (favorece substituição bimolecular; \mathrm{MeO}^- é nucleófilo/base forte; atenção à competição E2).
\text{piridina} / \mathrm{EtOH}: SN1 (meio prótico que estabiliza carbocátions e nucleófilo fraco, favorecendo solvolise).

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